关键词： 车辆工程   轮轨滚动接触疲劳   萌生机理   防治措施   高速铁路   普速铁路   地铁   大功电力率机车  

摘要： 系统阐述了轮轨滚动接触疲劳损伤的分类、萌生机理、影响因素、引发后果及常用萌生预测模型等,总结了其复杂性的根源;梳理了中国轨道交通系统近年来发生的各种轮轨滚动接触疲劳的相关研究成果,分别总结了高速铁路、普速铁路和地铁等系统轮轨滚动接触疲劳的基本特征、萌生机理及治理措施等;展示了在局部和连续型滚动接触疲劳研究中,现场跟踪测试、现场试样失效分析、试验台试验、数值模拟及线路试验等研究方法的系统化应用及重要结果;讨论了不同轨道交通系统滚动接触疲劳差异的根本原因及滚动接触疲劳各影响因素的相对重要性,并从现场治理和机理研究2个方面提出了展望。研究结果表明:高速动车组轮轨局部型滚动接触疲劳(月牙形裂纹)对运营安全的威胁可控,其重要源头之一是硌伤;过大的接触应力和蠕滑率是引发轮轨连续型滚动接触疲劳的关键,其根本原因包括小半径曲线、轮轨失形、轮轨廓形与轨道曲线设计不合理、大坡度与起伏坡度、低黏着与增黏、频繁启停及轨道安装误差等,近10年来开始大量使用的大功率电力机车在复杂条件线路运行时,呈现的严重车轮滚动接触疲劳是上述影响因素综合作用的集中体现;可行的滚动接触疲劳防治措施包括避免或及时修复严重硌伤、优化曲线段轮轨廓形匹配、优化轮轨镟修/打磨策略、加装或优化车轮研磨子、机车车辆定期调头运行、优化机车电气补偿与牵引制动控制、使用优质增黏砂、优化踏面制动和及时维护轨道与列车关键部件等,不同轮轨系统可根据其特点酌情选用;从现场防治角度,应建立轮轨滚动接触疲劳的精确预测模型,并依此实现不同服役条件下的滚动接触疲劳无限和有限寿命设计及最佳轮轨维修策略制定;从疲劳机理角度,应重点研究疲劳裂纹萌生的微观裂纹扩展机制和磨耗影响机制。

关键词： 轮轨垂向冲击力   测试方法   落轴测试   LS-Dyna  

摘要： 轮轨垂向冲击荷载会使轨道结构产生较大的振动、噪声、应力,严重影响行车安全及车轮、轨道使用寿命,是铁路运输领域的一项重要研究课题。现场对轮轨冲击力的测量多使用准静态的测试方法,但其测试准确性有待验证,外加测试方法不统一,难以对轮轨冲击理论分析结果提供有效的现场数据支持。运用LS-Dyna软件建立轨道结构落轴冲击模型,对轨道冲击行为进行仿真计算,比较不同地面测试方法得到的轮轨冲击力“当量值”,并结合室内实尺试验测试结果对仿真进行验证。仿真分析及试验结果表明:仿真结果与试验结果具有较好的一致性,利用动力学软件对轮轨冲击接触行为仿真准确性较高。剪应力法与轨腰压缩法可以识别轮轨高频冲击力,但适用范围及测量准确性略有不同。剪应力法属“范围测量”适用于现场测量,如果设置得当可以测得车轮行驶在跨中最大约12 cm范围内轮轨垂向冲击力,但测得的高频冲击力略低于实际值。轨腰压缩属“定点测量”,适合测量实验室内单点冲击轮轨接触力,测得的高频冲击力与实际值较符合。

关键词： 弹性车轮   低地板有轨电车   轮轨磨耗   钢轨不平顺  

摘要： 为研究使用弹性车轮的车辆踏面以及运行弹性车轮的钢轨磨耗情况,基于Archard磨耗模型建立了轮轨磨耗预测模型,对不同轨道不平顺条件、不同曲线半径条件下的车轮踏面以及钢轨磨耗情况进行了分析。对比分析弹性车轮和刚性车轮,结果表明:在线路较差的情况下,弹性车轮具有更好的降磨效果;弹性车轮在曲线半径较小的线路上对磨耗的降低效果较小,随着曲线半径的增大,弹性车轮的降磨效果明显;运行弹性车轮时比运行刚性车轮时钢轨的最大累积磨耗量减小了33%;弹性车轮对曲线钢轨磨耗有一定的降低作用。

关键词： 车辆工程   轮轨接触   踏面缺陷   动态响应与机理   检测方法   防治措施  

摘要： 从滚动接触理论、试验与数值模拟三方面概述了轮轨关系研究现状,强调了轮轨滚动接触行为中轮轨材料动态力学性能的影响;总结了轮轨材料静动态力学性能与本构关系的相关成果;介绍了由车轮扁疤、踏面剥离/剥落、车轮多边形等典型踏面缺陷引起的轮轨动态响应研究,分析了车轮踏面缺陷对轮轨滚动接触行为和列车系统动力学性能的影响,以及车轮踏面缺陷的形成原因、影响规律与演变机理,重点关注了轮轨动态效应对高速轮轨滚动接触行为的影响;概括了车轮踏面缺陷的检测技术与减缓和防治措施。研究结果表明:车轮踏面缺陷致使轮轨冲击力显著增大,导致轮轨部件损伤和车体异常振动,严重影响车辆-轨道系统部件的使用寿命和列车动力学性能,甚至威胁列车运行安全;车轮踏面缺陷的成因与机理仍需进一步探究,车辆异常制动、轮轨低黏着状态均会导致车轮扁疤的产生,轮轨材料特性、轮轨间接触载荷、轮对共振、列车制动系统性能与线路运行条件/环境等均是导致车轮踏面发生剥离的主要影响因素,轮轴共振、轮轨摩擦振动、车轮制造镟修工艺等均与车轮多边形的形成有密切联系;改善轮轨材料的性能,控制轨道系统的支撑刚度/阻尼及轮轨间摩擦因数等均是抑制车轮踏面缺陷产生的有效途径。

关键词： 铁道机车   车辆轮轨   摩擦磨损   节能降耗   措施方法  

摘要： 在我国社会经济水平不断提高的背景下,我国铁道运输行业也获得了飞速的发展,铁道机车车辆数量迅速增加,便捷了人们的出行.在铁道机车的实际运行中,铁道机车车辆容易出现轮轨的摩擦磨损情况,增大了铁道机车安全事故出现的几率,降低了铁道机车运行的安全性.因此,文章对铁道机车车辆轮轨的摩擦磨损进行分析,并提出节能降耗的相应措施,以期提高铁道机车运行的安全性.

关键词： 轨道交通   地下站台   轮轨滚动噪声   声场分布   降噪效果  

摘要： 为分析轮轨滚动噪声作用下地下站台的声场特性,基于几何声学法建立了全尺站台三维声学仿真模型,首先利用有限元-边界元法计算得到了列车进站时引起的轮轨滚动噪声,并以此作为地下站台声学仿真模型的声源输入,研究了轮轨滚动噪声作用下地下车站站台内的声场分布及传播特性。在此基础上,进一步分析了轨行区吸声材料的敷设位置及敷设长度对站台区降噪效果的影响规律。研究表明,①列车驶入站台过程中,站台噪声最显著区域为进站端靠行车侧距站台门6m范围内,沿站台纵向及横向逐渐减小,至出站端轮轨滚动噪声的影响较小,其中列车1节车厢进入车站范围时站台区噪声最大,进站端A计权声压级最大值达到83.1 dB(A);②在轨行区站台板下部墙面及侧墙面同时敷设砂岩吸声板可取得较好的降噪效果,站台区进站端降噪量可达到2.9~5.3dB(A);③将吸声材料的敷设范围沿站台两侧延伸10m至隧道区间内,站台区进站端的降噪量可提高至6.1~7.9dB(A),尤其是当列车靠近站台但仍运行于隧道内时,但继续延长敷设长度对站台区降噪效果的提高不明显。

关键词： 天线结构   设计基准期   疲劳寿命  

摘要： 文中采用的轮轨接触部分建模方法及疲劳分析方法和结果能够为未来同类的大型全可动望远镜结构的设计、施工及运营提供相应的参考。结果表明,在设计基准期内,该天线结构方位枢轴变位疲劳寿命满足安全要求。

关键词： 重载铁路   焊接接头不平顺   数值模拟   轮轨动力学响应   小半径曲线   波长   幅值  

摘要： 通过对既有重载铁路小半径曲线区段焊接接头不平顺进行现场实测,分析了不同类型接头不平顺的波形特征;基于多体动力学理论建立车辆-轨道耦合动力学模型,计算3种类型不平顺激扰下的轮轨动力响应,并分析了凹型、凸型焊接接头不平顺波长、幅值对轮轨动力响应的影响。结果表明:在曲线区段,焊接接头不平顺会同时加剧垂向和横向的轮轨冲击作用,凹型接头不平顺对轮轨动力响应的激扰最大,多波型接头不平顺的激扰最小;不平顺波长减小或幅值增大,均会增大焊缝区的轮轨动力响应。建议小半径曲段区段凸型接头不平顺幅值控制在0.8 mm以内,凹型接头短波不平顺幅值控制在0.4 mm以内。

关键词： 地铁   轮轨   摩擦生热   ANSYS   温度   滑移率  

摘要： 根据地铁轮轨的真实尺寸外形,利用有限元软件ANSYS建立滑移过程中轮轨摩擦生热的二维弹性接触模型。该模型选取轮轨单元为热结构耦合单元,利用瞬态热分析求解器对摩擦热进行计算。该模型考虑轮轨间的热传导率和表面换热系数,通过仿真分析摩擦生热的基本现象,以及不同的速度、滑移率和摩擦系数对轮轨表面温度的影响,得出以下结论:轮轨温度和等效应力主要表现在轮轨表面,且受限于轮轨深度,随着深度的增加,温度和等效应力逐渐减小;但随着速度、滑移率和摩擦系数的增加,轮轨表面的温度均增加。